信息化时代下测绘学科本科生创新能力培养的探讨

马晓双

(安徽大学 资源与环境工程学院，安徽 合肥 230601)

测绘科学与技术是地球科学、空间科学与技术等相关学科获取信息的重要手段，测绘学科在国民经济建设领域有着举足轻重的作用。作为知识创造的源泉，高等院校为测绘学科本科毕业生和人才的培养提供了摇篮。随着国家经济水平的快速增长，我国在城乡规划、农林生产、矿山开垦及交通建设等诸多领域对测绘类人才的需求愈来愈旺盛；并且，随着科技水平的提高以及社会快速的信息化发展，测绘科学技术也发生了巨大的变革，这无疑对高校测绘人才的培养提供了很好的发展契机，但同时也施加了更多的严峻挑战。

信息化时代下高校测绘相关专业本科生培养的一大目标就是要培养富有创新能力的应用型测绘人才。创新能力包括创新意识、创新思维和科技素质。创新意识决定了创新的产生，创新思维是创新的关键并决定了创新的成功和水平，科技素质是创新的基础[1]。目前，国内众多高校虽然也认识到创新能力培养的重要性，但在测绘人才培养的过程中，具体课程或教学环节的教学目标仍然是以书本知识传授为主，教学方法主要还是“填鸭式”传授知识，对学生的主体创造性、科研能力和动手能力培养重视不够，直接影响到学生的创新意识、创新思维和创新能力的培养。

针对上述问题，本文从多个角度出发，探讨信息化时代背景下测绘相关专业本科生创新能力培养和提升的途径，以期为国内高等院校创新型高素质测绘人才的培养提供借鉴与参考价值。

一、测绘学科的演变及人才培养目标的定位

当今世界已步入信息化的高速发展时代，信息产业早已成为经济增长新的驱动力。测绘学科也正经历着从数字化测绘到信息化测绘的发展阶段[2]。早期的测绘学科基本利用地面观测技术、手工操作等方式进行数据采集和处理, 测绘精度偏低，劳动强度大, 处理周期长, 并且还因为受到测绘仪器和方法的限制导致测绘工作只能在局部地区或静态状态或特定时间段下展开。之后，空间技术的发展和各种对地观测卫星的应用, 使人类有了整体对地球观测的途径, 遥感卫星观测技术能提供全球性、连续重复性的对地观测数据，数字化测绘技术由此诞生。与传统测绘技术相比，数字化测绘的输出结果具有更大的直观性，能让用户获取更丰富的信息以满足其更高的需求[3]。

现如今，人们在日常生活中越来越离不开空间定位技术。用户需要通过空间位置的确定，才能获得大量与位置有关的信息。而信息化测绘技术在这一过程中起着至关重要的作用。人们需要利用信息化测绘技术进行实时定位，以满足自身对空间信息的需求。甚至于我国许多建筑在施工的过程中都需要信息化测绘技术才能有效完成。这都充分地证明了信息化测绘的重要性。信息化测绘技术是数字化测绘技术更进一步的发展，它除了之前所述的数字化测绘的优点之外，还具有整合、筛选、优化的功能，进而更能适应现今信息化社会对测绘学科的新要求。

作为现代社会产业结构中重要的组成部分，以测绘为基础和主干的地理信息产业已进入高速发展期。测绘学科与其他交叉学科的融合日益密切，空间大数据理念也推动了测绘学科的革新。测绘新技术、新观点不断涌现。重新思考和审视当前背景下测绘相关专业人才培养的目标和定位已经势在必行。测绘专业利用测绘学、数学、计算机科学等相关知识，测定地球与其它星体形状、构筑物的三维特征及其与指定参考系的关系、地球重力场及其内部物理特征、运动物体的特征及多维参数等，并研究这些技术在城乡规划、工程、工业、资源监测与管理、生态环境等领域中应用的基本理论与方法。测绘专业人才的培养模式应在学科发展的基础上,以适应市场需求为导向, 以培养具有创新能力、应用能力、适应社会需要的复合型人才为目标, 在加强基础理论教育的基础上, 加强专业素质教育的培养, 强调包括思想素质在内的综合素质教育, 提升动手能力、综合运用知识的能力,使学生打好基础, 开拓创新思维, 立足于当前, 面向于未来, 走全面发展地成长道路。

具体而言，笔者认为，信息化时代下测绘专业本科生的培养目标可定位为：培养适应我国社会主义现代化建设需要，德、智、体全面发展的测绘学科优秀人才。毕业生应具有较全面的测绘地理信息基础理论与知识，掌握工程测量、摄影测量、资源与环境生态等方面的技术；具备吃苦耐劳的作风和团结协作精神，具有以全球定位系统、遥感、地理信息系统技术(“3S”技术)为代表的现代空间信息综合处理能力，接受科学思维和工程实践训练，拥有较强的创新意识和科学素养，具备较强解决复杂工程问题和一定科学研究的能力。毕业生能在测绘、城市与工程建设、土地矿产资源、地质生态环境和规划等领域从事与测绘地理信息、资源与生态环境有关的应用、技术开发、生产管理、科学研究和行政管理等工作。

二、改革教学方法和课程体系

(一)创新教学方法，突破创新思维的枷锁

创新思维是指以新颖独创的方法解决问题的思维过程，通过这种思维能突破常规思维的界限，以超常规甚至反常规的方法、视角去思考问题，提出与众不同的解决方案，从而产生新颖的、独到的、有社会意义的思维成果[4]。传统课堂“填鸭式”教学模式难以适应于信息化时代下的测绘人才培养目标，它很少能给大学生提供科学研究的机会，科研素养难以得到提高，难以做到学以致用，科学思维被枷锁限定在狭小空间之内。这就要求教师必须通过教学方式的改进来打破束缚学生思维的各类枷锁。多些课堂问答，鼓励“一问多解”，破解从众枷锁；鼓励对教师所授知识点及授课方式的建议或疑意，破除权威枷锁；教师可对书本中不当的知识点进行详细地指正和深入的探讨，突破书本型枷锁。

另外，要帮助学生突破创新思维的枷锁，就要激起学生进行创新的乐趣。对创新的强烈兴趣，是进行创造活动最重要的心理条件之一，有了进行研究或创造的兴趣，就能沉浸其中，耐心摸索；并且，随着摸索过程的深入，兴趣并不会因为得到了部分满足而消亡，而是更加扩张和丰富[5]。因此，这就要求教师在教学过程中重视对学生兴趣的培养。在教学过程中，教师群体要善于寻找契机为学生提供运用所学知识进行举一反三的情景，提高学生的“泛化学习能力”，并让学生体验借助自身“泛化学习能力”解决问题所带来的成就及愉悦感。当一位学生在创新活动中的成就及愉悦感不断累加，其参加创新活动的兴趣自然也会逐步累加。

(二)放眼未来，完善理论课程体系

作为四年制的本科专业，测绘学科相关专业培养方案中的课程一般包含如下四大类型：第一大类是公共基础课和基本素质课程，主要包括高等数学、大学生英语、思想政治、计算机基础、体育等，这一类课程各专业大体相同；第二大类是专业基础课，主要包含测绘学概论、地图学、测量学基础、误差理论与测量平差基础、地理信息系统原理、摄影测量与遥感等，国内不同院校测绘专业这一类课程的设置都大同小异； 第三大类课程是专业核心课，一般主要在大学二年级下学期及大学三年级开设；第四大类课程为专业限选课。

表1 测绘专业本科专业实验课程设置方案

除了以上基本课程外，各院校也应当根据测绘行业最新发展及本身需求的知识能力全面整合课程体系。特别值得指出的是，正如之前所述，当今世界已步入信息化的高速发展时代，大数据、人工智能等新兴概念和技术已呈现出欣欣向荣态势，并且在测绘领域也出现许多成功应用的案例[6]。这就要求高校测绘专业在制定课程时，除了传统的测绘类课程外，也应当本着面向未来的态度设置相适应的课程：注重计算机编程语言课程与专业课程的衔接，例如将“面向对象程序设计”课程同“测绘软件开发”等课程相衔接；拓宽专业选修课程体系，在拓宽学生的专业基础能力的同时，帮助学生了解更多交叉学科的知识。

(三)加强理论课程与实验课程的相结合

测绘学科是一门对实际动手能力和软件操作能力要求较强的学科，因此，实验课程教学环节在测绘专业人才培养的过程中占有十分重要的地位。要培养测绘应用型创新人才，就要求根据理论课程合理设置相配套的实验课程。将理论知识与实验课程相结合的形式，是培养学生的动手能力和知识应用能力的有效途径。然而，需要指出的是，测绘学科又是一门交叉性较强的学科，测绘专业学生既要掌握传统测量类的课程知识，又要较广泛地接触和了解地理信息系统等交叉学科的专业知识。如果为每一门专业基础课或核心课均设立独立的实验课程，则无疑会极大的增大学生的课业负担，同时也不利于教学工作的组织安排和开展。因此，如何开设和整合一些主要理论课的配套实验课程值得思索。

如表1，笔者从课程开设顺序、课程授课内容和课程间的相互关系等角度出发，提出一套实验课程设置的思路：

1.对于测绘专业学生而言，测绘学概论和工程制图是非常重要的基础理论课，是学习其他测绘课程的重要先修课程，因此一般应将其设置在一年级。对应地，它们的配套实验课可设置于一年级下学期。通过该实验课的教学，一方面夯实学生对两门重要基础课的理论知识的掌握和深入认知，另一方面帮助学生熟练掌握传统和常用的测量工具和工程制图软件。

2.地理信息系统原理和地图学是测绘学科两门重要的核心课程，建议设置学期为二年级上学期。与此同时，通过对应实验课的开设，帮助学生掌握利用ArcGIS软件进行空间分析的能力，学会利用ArcGIS及其他常用软件实现地图的设计和制作。

3.摄影测量与遥感作为测绘学科的一个重要分支，也是测绘专业的重要核心课程。由于两门学科不少知识点存在相似度，故可考虑将其实验课进行整合。通过整合后的实验，帮助学生熟练掌握摄影测量及三维建模软件，如3D-max;熟练掌握常用遥感软件，如ENVI。

4.编程能力的培养对于当代测绘专业学生而言也十分重要。因此，可考虑将数据结构课程及空间数据库课程配套的实验课进行整合，帮助学生熟练掌握VC等编程，掌握常用的空间数据库管理软件。

三、重视大学生创新创业项目

大学生创新创业项目是指国家为促进高等学校转变教育思想观念，改革人才培养模式，培养适应创新型国家建设需要的高水平创新人才而设立的面向本科学术层次的科技创新和创业项目[7]。大学生创新创业项目的开展有着如下的作用：

(一)促进大学生巩固和拓展知识面，奠定创新思维的基础

重视科学研究已经成为当今世界各国大学，特别是研究型大学的基本特性。因此，高等院校人才培养的一大目标就是让学生参与知识的研究，从参与中得到学习。创新创业项目作为一个让学生参与知识研究的平台，可以帮助大学生不断地巩固基础知识、拓展自身的视野。首先，在申请创新创业训练计划之前，大学生必须对前沿的或感兴趣的课题或方向有一个较近距离的了解，在了解的基础主动联系相关方向导师，阐明自己的想法，提出实施方案当中的疑问，形成一种问题意识。这一过程能促进个体不断地积极思考，不断地提出问题和解决问题，这将会为创新思维打开良好的开端。之后，在创新创业项目立项后的实施阶段，参与项目的学生需要思考和提出项目的解决方案，分析方案的可行性，便能形成一个发现问题、解决问题再到发现问题的螺旋式的前进学习过程。在这个以问题为引导的探索过程中，项目参与者能不断地丰富自己的知识库，拓展自身的视野，从而能为创新思维奠定良好的基础。

(二)帮助大学生树立自信心，打破思维枷锁，培养创新能力和主动意识

创新思维的根本就是革新，而创新创业项目的最本质要求自然是创新，这就要求创新项目的参与学生或研究新的课题，或运用新的方案解决旧课题，这就是创新的开始。创新创业项目鼓励学生去创新、甚至是自主创业，就是要求学生勇于挑战权威，突破思维定势的枷锁，发挥自身的主观能动性。学生在创新项目中解决每个问题的过程，就是一次创新观点的验证过程；学生在创业项目中克服每个困难的过程，就是一次对自身能力的肯定过程，就是一次提升自我信心的过程。学生创新意识、创新思维和科技素质塑造完整之后，在日常生活和学习遇见到一些特点问题就会激发其创新意识，就能从不一样的角度去合理地、创新地解决问题，形成生活中创新无处不在的态式[8]。

由此可见，大学生创新创业项目的开展对于大学生创新能力和主观能动性的培养有着重要的意义。高校应当重视这一事实，合理统筹和布局大学生创新创业项目的开展。项目申报之前，学院内部应当大力地宣传申报政策，让学生更好地了解项目的申报途径、资助力度等，扩大影响力和受众面；院系内部协调和鼓励学生根据兴趣爱好联系项目导师，组建课题组；学校通过多途径奖励立项项目的参与师生。

四、鼓励学生参与学科竞赛

目前，国内测绘相关专业比较常见的科学竞赛包括全国大学生测绘技能大赛、全国大学GIS应用技能大赛、以及各省主办的测绘大赛或GIS技能大赛等。

学科竞赛的主题往往来自日常生活，贴近生活。但从竞赛设置目的来讲，它又必然超出生活[9]。大学生学科竞赛通常是为了解决日常生产生活中所遇到的较困难或有待解决的问题。要完成这一目标，就要求学生要有自己的想法，要将自己脱离出传统观念的束缚，合理运用知识库内的储备，创新解决问题的过程及方式，最终实现问题的解决。所以，学科竞赛是大学生培养创新意识、提高创新能力的一个重要途径。

另外，为培养学生的自主学习能力，我国举办的学科竞赛一般采用半开放式，参赛者可以运用书籍、网络、各种参考文献等多种途径获取竞赛试题信息。同时，团队形式是大学生学科竞赛的主要形式。特别是对于测绘专业的相关竞赛而言，团队合作的要求更加明显。无论是全国性的测绘技能大赛还是省级的测绘技能大赛，通常都会分为水准测量组、导线测量组等等。这些组别都需要数人组成小组方能参赛，并且小组不同的成员在测量的过程中有着不同的分工。这种大学生组团参赛的最大优点是能培养多名队员的自主学习能力，发挥队员间的相互协调和组织能力，并在此过程中共同促进和成长。

随着学科竞赛的地位及作用的提高以及竞赛更具专业性，测绘类专业应当更加重视大学生的学科竞赛，尽量委派经验丰富的专家进行指导。教师在培训过程中应当积极引导学生将已学知识、已有技能交叉综合运用，同时充分利用前沿的科学理论或教学手段，开启学生创造性思维，促成大学生创新能力的形成。

五、在社会实践中培养创新能力

认识往往来自于实践，也受实践所革新。实践是沟通知识与创新间的通途。正所谓“纸上得来终觉浅，悟出始知深，绝知此事要躬行”。“悟”就是指个体通过自身的经验和已有知识对新事物进行理解、吸收和掌握的过程，这一过程往往需要丰富的想象力和领悟问题的敏锐性；“躬行”是指通过亲身活动与实践达到对知识的领悟和掌握[10]。所以，创新思维能力与知识、实践存在着有机的内在关联。知识和想象力是创新能力的基础，而实践和动手能力则是人类创新知识的源泉。测绘学科是一门对实际动手能力有较强要求的学科，缺少了实践锻炼，缺少了动手能力，大学生创新力的培养就是“纸上谈兵”而已[11][12]。目前，大学生创新思维能力培养的主要社会实践途径有假期专业实习和创新基地实习。

(一)假期专业实习

假期专业实习，是指学校利用假期时间有计划、有目的地组织学生赴校内或校外的实习场所进行锻炼，通过利用专业知识解决实际生活生产问题的过程，以帮助学生更牢固的掌握专业知识。除此之外，它还具有加深大学生对本专业的了解、确认适合的职业、为向职场过渡做准备、增强就业竞争优势等多方面意义。

对于测绘类专业而言，目前国内大部分院校采取的假期专业实习形式包括校内测绘实习、校外地理实习等。其中，校内测绘实习的内容主要为，学生在教师的带领下，对校园内部的地形进行测绘，最后对学院布局进行绘图，制作出一幅优秀的校园地图。而校外地理实习的方式多为组织学生去往校外实习基地或者有代表性地貌的景区，结合书本知识认识和了解当地地质地貌和水文，调研当地的环境生态状况，最后对调研结果形成数据统计、文字报告、图幅展示等成果，为当地城乡规划建设提供决策支持。

与书本中的固化知识点不同，实习过程中遇到的问题往往是更加复杂多变的。实习中这些问题从发现、到分析、再到解决，都需要丰富的知识库、敏锐的洞察力和较强的动手能力。一次专业实习的过程，就是一次接近实际生产情景的过程，就是一次将理论知识转化为认识和获取解决实际问题能力的过程。所以，假期专业实习对于开发大学生创新思维能力也具有极其重要的推动意义。

(二)创新基地实习

创新实习基地通常是由学校独立创建或联合企业力量创办的集生产、教学、科研(“产学研”)为一体的实习基地，它为大学生的实践学习提供了实实在在的、有针对性的、前沿性的锻炼和认知场所，也为铸就大学生的实践技能和创新能力提供了稳定的实践平台。

学校自筹自建的实习基地是开展实训教学和科研的可靠场所，甚至可成为大学生创新成果技术转化与创业孵化的平台[13]。大学生既可以在校内实习基地进行生产实践，完成一些创造性的专业设计，也可以展开一些科技开发的活动。这类实习基地为理论教学与实践教学的结合提供了平台，大学生在实训中能更牢固地理解基础理论知识和技能，学习兴趣能够得到较大地激发和推动，动手能力、专业技能和创新思维能力也都能得到提升。

校外创新实习基地通常是由企事业提供的实习基地，它是架通社会与校园的桥梁，是有效促进学生与就业市场、社会服务相沟通的途径。目前而言，对于我国许多高校的测绘类专业来说，校外实习基地是一类主要的校外实习场所。主要是由测绘行业内的一些公司通过同学校签署人才培养协议，接收即将毕业的大四学生进入公司进行锻炼和实习，并根据学生实习期的综合表现，在其毕业后择优录取成为正式员工。

实习基地既能给大学生提供新颖真实的实习场所和参加校外实践活动的契机，也能提高学生置身于真实的工程生产背景下时发现问题、思考并解决问题的能力。总而言之，“产学研”有机融合的实践教学方案，能对创新型人才的培养起到较大的助力作用。

六、结语

社会的进步源于创新，创新型人才培养是国家对高等教育的迫切要求。本文以测绘学科目前的发展趋势为起点，从多个角度出发，探讨了如何借助多途径来提升测绘相关专业大学生的创新能力，以期为国内高等院校创新应用型测绘人才的培养提供借鉴与参考价值。

最后需要指出的是，测绘创新人才的培养机制是一个长期积累和探索的过程，也是一个复杂的系统，难以靠短时间、少数渠道的投入或摸索就能得到有效的解决方案，这就要求高校需统筹制定长期的创新人才培养模式；另外，测绘学科创新人才的培养又是一个开放的课题，不同的高校如何结合自身的特点和不同院系学科的特性，因材施教，也有待在实践中摸索。